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色素増感太陽電池は、アナターゼ型二酸化チタンの表面にカルボキシル基を有する色素が吸着する構造を持つ。本研究では、二酸化チタンの単結晶及びナノ多孔質結晶の表面に、どのようにカルボキシル基を有する単純な分子(カルボン酸)が吸着しているのかを0.01nmスケールで明らかにすることを目的としている。本年度はTiO2(101)単結晶表面の走査トンネル顕微鏡(STM)観察から開始した。しかしながら、計測中に探針先端がTiO2表面と接触して破損する現象が続いており、未だ原子分解能のSTM像が得られていない。現在、カーボンナノチューブ(CNT)を先端に取り付けた探針を作製すべく、準備を進めている。ごく最近、共同研究者によって、色素増感太陽電池にピロリジンジチオカルバミド酸(PDTC)を添加すると変換効率が改善されるという研究結果が得られた。そこで、PDTCをTiO2ナノ粒子の焼結基板に供給し、X線光電子分光(XPS)を使用してPDTCに含まれる硫黄の吸着構造を調べた。その結果、PDTC分子内に含まれる2つの硫黄原子は吸着前には明らかに2種類の異なる化学環境にあったものが、TiO2への吸着後に同一の環境へ変化することが分かった。これより、PDTCは硫黄のbidentate型吸着構造をしていると考えられる。
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